VI. Важнейшие соединения:

Важнейшим соединением водорода является ВОДА (H₂O).

Вода прозрачна, без запаха, без вкуса, плотность равна 1г/см³(при t- 4^oC), может быть в трех агрегатных состояниях:

1. Твердое вещество, жидкая вода переходит в твердое состояние при t = 0^oC

2. Жидкость

3. Газообразное состояние (пар)

Вода плохо проводит тепло и электрический ток, хороший растворитель. Молекула воды имеет угловую форму, атомы водорода по отношению к кислороду образуют угол = 104,5^o. Вода – диполь.

В жидкой воде вместе с обычными молекулами существуют ассоциированные молекулы, связанные между собой водородными связями: (H₂O)n

Вода бывает гигроскопическая. Это вода, содержащаяся в порах и смачивающая многие вещества с поверхности.

Вещества с повышенной способностью притягивать воду (влагу) называются гигроскопическими.

Минеральная вода - вода, содержащая в I л более 1г растворенных минеральных веществ.

Способы очистки воды:

1. Фильтрование – освобождение воды от механических примесей при пропускании через мелкопористый материал. В качестве фильтра используют: вату, фильтровальную бумагу, ткани, активированный уголь, смесь песка и гравия.

2. Дистилляция (перегонка). Этот вид очистки воды проводят в дистилляторах. В них воду превращают в пар, затем конденсируют в холодильнике и в приемнике собирается чистая вода. Примеси остаются в перегонной колбе.

Хлорирование – это обеззараживание воды.

Жесткость воды:

Общая жесткость воды обусловлена присутствием в ней катионов Mg²⁺ и Са²⁺, анионов НСО₃^- и SO₄^2- .

В жесткой воде мыло не пенится, плохо развариваются овощи, ухудшается качество тканей, в котлах много накипи…

Жесткость бывает:

1. Временная (гидрокарбонатная) – этот вид жесткости устраняется, как правило кипячением. Обусловлена эта жесткость присутствием катионов Mg²⁺ ,Са²⁺ и анионом НСО₃^-

C a(HCO₃)₂ ^t Ca CO₃ + СО₂ + H₂O

М g(HCO₃)₂ ^t Мg CO₃ + СО₂ + H₂O

Ее можно устранить также химическим путем:

Ca(HCO₃)₂ + Ca(ОН) ₂  2 Ca CO₃ + 2 H₂O

Известковая

Вода

2. Постоянная жесткость - жесткость, обусловленная

присутствием ионов Mg²⁺ , Ca²⁺ и SO₄^2- и её нельзя устранить при кипячении.

Ее можно устранить химическим путем:

CaSO₄ + Na₂ CO₃  Ca CO₃ + Na₂ SO₄

Устранить жесткость воды можно также при помощи катионитов и анионитов. Катиониты и аниониты называют по-другому иониты. Катиониты - это иониты (ионно-обменные смолы), которые могут обменивать свои катионы на катионы среды.

Аниониты – это иониты, которые могут обменивать свои анионы на анионы среды.

Если пропустить воду через слои катионита, то катионы (чаще всего это соединения содержащие катионы натрия) будут обмениваться на ионы Ca²⁺ и Mg²⁺, содержащиеся в воде. Жесткость при этом устраняется.

Na₂R + Ca²⁺  2 Na⁺ + Ca R

Катионит

Na₂R + Mg²⁺  2 Na⁺ + Mg R

В качестве катионов можно использовать ионно-обменные смолы и алюмосиликаты:

1. пермутит NaAlSiO₄

2NaAlSiO₄ + CaSO₄ Ca(AlSiO₄) ₂ + Na₂SO₄

2. ионно-обменная смола : Na₂ Al₂Si₂O₈•H₂O

Если катиониты, содержащие катионы Ca²⁺, Mg²⁺ (MgR,Ca R) выдержат в растворе NaCl, то катионы Na⁺ замещают катионы Ca²⁺ и Mg²⁺ и регенированный катионит можно снова использовать для смягчения воды.

CaR + 2Na⁺  Na₂R + Ca²⁺

MgR +2Na⁺  Na₂R + Mg²⁺

По значению жесткости природную воду различают:

1. очень мягкая

2. мягкая

3. средней жесткости

4. жесткая

5. очень жесткая

Химические свойства воды:

Вода взаимодействует:

1. с металлами

Ca + 2H₂O  Ca(OH) ₂ + Н₂ 

2Li + 2H₂O  2LiOH + Н₂ 

2. с неметаллами:

H₂O + CI₂  HCIO + HCI

3. с оксидами:

а) с основными оксидами:

Na₂O + H₂ O  2NaOH

б) с кислотными оксидами:

1. CO₂ + H₂O  H₂ CO₃

2. SO₂ + H₂ O  H₂ SO₃

3. SO₃ + H₂ O  H₂ SO₄

4. с основаниями:

NaOH + H₂ O  NaOHH₂ O + Q

5. с кислотами:

H₂ SO₄+ 2H₂O H₂ SO₄2H₂O+ Q

конц.

6. с солями, образуя кристаллогидраты:

а) 10 H₂ O + Na₂ СO₃  Na₂ СO₃10 H₂ O

б) 5 H₂ O + СuSO₄  СuSO₄5 H₂ O

Кристаллизационная вода – вода, входящая в состав кристаллов.

Кристаллогидраты – это вещества, содержащие кристаллизационную воду.

7. гидролиз солей:

Na₂CO₃ + H₂O  NaOH + NaHCO₃

Тяжелая вода – это вода, содержащая в своем составе изотопы: дейтерий и тритий.

С тяжелой водой реакции протекают медленнее, ее применяют в качестве замедлителя нейтронов в ядерных реакциях.